오바마 전 미국 대통령 정부 시절 브레인 이니셔티브(인간 뇌지도), 암 정복 이니셔티브 등 다양한 과학 프로젝트를 진행해 왔다. 그러던 2016년 5월 13일 마지막 과학 프로젝트로 미생물에 대해 연구를 추진한다는 계획을 발표하였다. 2년간 1억 2,100만 달러(약 1,400억 원)가 투입된 마지막 과학 프로젝트명은 ‘국가 마이크로바이옴(Microbiome) 이니셔티브’로 인체 내 미생물, 즉 ‘마이크로바이옴’의 유전 지도 작성과 역할 규명을 목표로 하였다. 또한, 미국 외에도 중국, 캐나다 등에서 자국민의 인체 마이크로바이옴 프로젝트인 ‘중국인 인체 마이크로바이옴 프로젝트’, ‘캐나다인 인체 마이크로바이옴 이니셔티브’를 추진하고 있다.

<그림 1. The National Microbiome Initiative> (출처 : The Human Microbiome, Supercomputers, and the Advancement of Medicine, Dr.Larry Smarr)

이처럼 각 국가에서 막대한 인력과 예산을 투입하여 대형 프로젝트를 진행할 정도로 전 세계적으로 인체 마이크로바이옴의 중요성이 매우 대두되고 있다. 과연 마이크로바이옴이 무엇이며, 어떠한 요인들이 인체 내 마이크로바이옴에 영향을 미치는지 알아보고자 한다.

<그림 2. Microbiome관련 워드 클라우드> (출처 : Nutritionforum)

마이크로바이옴의 정의는 다음과 같다.

마이크로바이옴(Microbiome)은 특정 환경에 존재하고 있는 미생물들과 이들의 유전정보 전체를 말하는 것으로, 단일 생명체의 유전정보 전체를 뜻하는 게놈(Genome)들의 집합체를 뜻한다. 따라서 인체 마이크로바이옴(Human Microbiome)은 인간 몸체 안팎에 서식하고 있는 미생물들과 그들의 유전정보 전체를 말한다.

인체 내에서 우리와 함께 공존하고 있는 미생물의 수는 인간의 세포 수보다 10배 정도 많은 100조 개에 이른다고 한다. 이러한 미생물들의 유전자 총합은 인간 유전자의 100배 이상으로 알려져 있다. 이러한 미생물과의 공존은 생명의 탄생과 함께 시작된다. 주로 어머니의 피부와 몸속의 미생물들이 배 속의 태아에게 전달되고, 태어난 후 신생아에게 수유를 통해서 늘어나기도 한다. 이후 성장하는 과정에서 장기와 피부 등 서식 부위에 따라 미생물의 종류가 달라지고 서로 다른 특성을 가진다.

개인별로 마이크로바이옴의 구성은 매우 다양하며, 이는 유전자와 환경에 의해 결정된다. 일례로 쌍둥이의 마이크로바이옴을 비교해본 결과 일치율은 50% 미만 정도로 보고된 바 있다. 마이크로바이옴의 유사성은 쌍둥이가 가장 높게 나타나며, 다음으로는 어머니와 자식, 그리고 타인의 순서이다. 또한, 국가별로 일본인, 중국인, 미국인과 비교해 보았을 때 한국인 간 마이크로바이옴의 차이가 적은 것으로 나타남에 따라 식사습관에 따라 마이크로바이옴의 구성이 다르게 나타나는 것으로 보인다고 한다.

마이크로바이옴의 구성에 따라 Bacteroides, Prevotella, 그리고 Rumminococcus가 주종인 세 가지의 장 유형(enterotype : 사람의 소화기 내에서 세균 생태계를 바탕으로 한 유기체의 분류)으로 분류된다. 이렇게 장 유형이 구분되는 이유는 오랜 시간 동안 이어진 식사습관과 매우 밀접한 연관을 가진다. Bacteroides 장 유형은 단백질과 동물성 지방 섭취가 많은 사람에게서 많이 나타났으며, 섬유질 섭취가 많은 사람에게서는 Prevotella가 주종인 장 유형이 나타났다. 또한, 유럽과 아프리카 시골 지역 어린이의 마이크로바이옴을 비교한 연구에서 섬유소와 다당류를 가수분해하는 유전자를 가진 Prevotella와 Xylanibacter가 아프리카 어린이에게서 많이 발견되었고, 이뿐만 아니라 아프리카 어린이가 유럽 어린이보다 대변 내 생물 다양성이 높으며 단쇄지방산과 대장암 예방 효과가 있는 butyric acid의 농도가 높고, 대장균, Shigella, Salmonella가 적게 발견되었다고 보고되었다. 이는 단순 당 함량이 높고 고단백, 고지방의 서구식 식사로 인해 마이크로바이옴의 균질화(homogenization)가 이루어진 것으로 추정되고 있다.

• 인체 마이크로바이옴 연구개발 동향, 2017, 곽민정, 김지현, 한국보건산업진흥원
• 장내 미생물총과 인간의 질병, 2013, 고재성
• 장내 미생물과 항생제 관련 장 질환, 2016, 윤미영, 윤상선, 한국분자세포생물학회

• 오바마의 ’미생물‘ 사랑.. 미생물 활용한 약은 ’블루유션‘, 2016, 김민수, ChosunBiz

Posted by 人Co